ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
83
значительно ниже нуля. Отклонения от свойств идеальных газов проще всего
описываются приближенным уравнением состояния:
P V
=
Z R T
,
(5.9)
где
Z
– коэффициент сжимаемости, находимый в справочниках.
Особым случаем реальных газов являются насыщенные пары жидкостей и,
в первую очередь, водяной пар. Водяной пар широко распространен в
промышленности: паросиловых установках, для отопления, вентиляции и для
технологических целей.
Насыщенный пар представляет собой двухфазную смесь сухого пара и
воды, которые находятся в состоянии термического равновесия. Давление
насыщенного пара и его температура однозначно зависят друг от друга:
f
(
t
н
,
Р
) = 0 и
t
н
=
f
(
Р
), где
t
н
– называется температурой насыщения. Таким
образом, основная особенность насыщенного пара – строгое соответствие
температуры и давления. Процессы
Р
= const и
Т
= сonst совпадают. Если
насыщенный пар удалить от поверхности испарения и подвергнуть
дальнейшему нагреванию, то он превращается в перегретый пар, температура
которого
t
п
, превышает температуру насыщения
f
(
t
н
,
Р
) = 0;
t
п
>
t
н
. По мере
увеличения температуры он приближается по своим свойствам к реальному
газу. Насыщенный водяной пар имеет два основных параметра: давление
Р
,
степень сухости
x
.
Степень сухости – отношение массы сухого пара к сумме масс сухого и
воды
в
пс
пс
M MMx
+
=
.
.
.
(5.10)
При
x
= 1,0 имеет место влажный насыщенный пар. При
x
= 1,0 – сухой
насыщенный пар. Величину (1 –
x
) называют влажностью насыщенного пара.
Параметры сухого насыщенного и перегретого пара определяют с помощью
таблиц и так называемой
i
-
S
–диаграммы.
Выведенные для идеальных газов закономерности действительны также и
для газовых смесей. Знание их необходимо для решения многих технических
вопросов. Например, в области нагревательных печей используются
следующие газовые смеси: атмосферный воздух, газовое топливо, продукты
сгорания топлива, защитные атмосферы и др. Существуют три способа задания
газовой смеси: объемный, массовый и мольный. Наиболее распространен
объемный способ, составляющие смеси при этом определяются с помощью
специальных приборов, которые называют газоанализаторами.
Газовая смесь идеальных газов подчиняется закону Дальтона:
Р
см
=
Р
1
+
Р
2
+…+
Р
i
,
(5.11)
где
Р
см
– давление газовой смеси;
Р
1
, …,
P
i
, – парциальные давления отдельных
составляющих.
